1. Die Geschwindigkeit einer Transversalwelle auf einem 25 Meter langen Seil beträgt 50 m/s. Die Seilspannung beträgt 200 N. Bestimmen Sie die Masse des Seils.
A. 0.08 kg
B. 0.5 kg
ca. 0.8 kg
D. 2.0 kg
Bekannt:
Seillänge (l) = 25 m
Geschwindigkeit der Transversalwelle (v) = 50 m/s
Seilspannung (T) = 200 N
Gesucht: Seilmasse (m)
Lösung:
Dieses Problem kann mithilfe der Formel für die Wellenausbreitung auf dem Seil gelöst werden.
Die richtige Antwort ist D.
2. Auf der Oberfläche eines Sees schwimmen zwei Holzstücke im Abstand von 6 m. Wellen breiten sich auf der Seeoberfläche aus. Das erste Holzstück bewegt sich dreimal auf und ab, das zweite nur einmal. Wenn sich beide Holzstücke alle 2 Sekunden dreimal auf und ab bewegen, beträgt die Wellenausbreitung …
A. 4.5 m/s
B. 3.0 m/s
C. 2.0 m/s
D. 1.5 m/s
Bekannt:
Abstand zwischen den beiden Wäldern (l) = 6 Meter
Der erste Balken hat sich dreimal auf und ab bewegt; der zweite Balken hat sich nur einmal auf und ab bewegt.
Frequenz (f) = 3 / 2 = 1.5 Hertz
Gesucht: Wellengeschwindigkeit (v)
Lösung:
Wenn sich das erste Holzstück einmal auf und ab bewegt, erreicht die Wellenlänge 1 das zweite Holzstück. Bewegt sich das erste Holzstück zweimal auf und ab, erreicht die Wellenlänge 2 das zweite Holzstück. Bewegt sich das erste Holzstück dreimal auf und ab, hat die Wellenlänge 1 die Position des zweiten Holzstücks erreicht, sodass sich dieses gleichzeitig einmal auf und ab bewegt.
Somit wird die Abstand Zwischen dem ersten und dem zweiten Holz befinden sich zwei Wellenlängen (2 λ), wie in der Abbildung an der Seite gezeigt.
Entfernung einer Wellenlänge (λ) = 6 / 2 = 3 Meter
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle (v):
v = f λ = (1.5 Hertz)(3 Meter)
v = 4.5 m/s
Die richtige Antwort ist A.
3. Faktoren, die die Ausbreitung von Wellen auf den Saiten beschleunigen, sind…
(1) Verlängern Sie den Draht
(2) Vergrößerung der Drahtmasse
(3) die Drahtspannung erhöhen
(4) den Drahtquerschnitt vergrößern. Die korrekte Aussage lautet…
A. (1), (2), (3) und (4)
B. (1), (2) und (3)
C. (3) und (4)
D. (3) nur
Lösung:
Die Formel für die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle auf den Saiten:
Die richtige Antwort ist A.
v = Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle auf den Saiten
T = Zugkraft der Seile
μ = Dichte der Saite
m = Masse der Saite
l = Länge der Zeichenkette
4. Auf einem Seil breitet sich eine Welle mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Wellenlänge von 2 m aus. Periode und Geschwindigkeit der Welle sind…
A. 0.02 Sekunden und 50 ms -1
B. 0.02 Sekunden und 100 ms -1
C. 0.04 Sekunden und 50 ms -1
D. 0.5 Sekunden und 100 ms -1
Bekannt:
Frequenz (f) = 50 Hz
Die Wellenlänge (λ) beträgt 2 Meter.
Gesucht: Periode (T) und Geschwindigkeit (v) der Welle
Lösung:
Zeitraum :
T = 1/f = 1/50 Hz = 0.02 Sekunden
Die Geschwindigkeit der Welle:
v = f λ = (50 1/Sekunde)(2 Meter) = 100 Meter/Sekunde
Die richtige Antwort ist B.
5. Ein Korken auf der Wasseroberfläche bewegt sich aufgrund von Oberflächenwellen auf und ab. Die Zeitspanne zwischen zwei Wellenbergen beträgt 1.2 Sekunden. Beträgt der Abstand zwischen zwei Wellenbergen 10 cm, so ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle zu bestimmen.
A. 12 ms -1
B. 12 cm s -1
C. 8,3 ms -1
D. 8,3 cm s -1
Bekannt:
Die Zeitspanne von Wellenberg zu Wellenberg entspricht dem Zeitintervall für eine Wellenlänge = Periode (T) = 1.2 Sekunden.
Abstand zwischen zwei Wellenbergen = Abstand einer Wellenlänge (λ) = 10 cm
Gesucht: Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle (v)
Lösung:
Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle:
v = f λ = λ / T = 10 cm / 1.2 Sekunden = 8.3 cm/Sekunde = 8.3 cm· s⁻¹
Die richtige Antwort ist D.
